电子科大传感器 第七章 光纤传感器.pptx

光纤传感器是20世纪70年代末期发展起来的一种创新技术，伴随着光导纤维的实用化和光通信技术的进步。最初，光纤主要应用于光通信，但人们发现它受到外界环境变化的影响，例如压力、温度、电场和磁场等，这些变化会改变光纤中的光波参数。基于这种现象，科研人员设计出了能够检测这些物理量变化的光纤传感器。 光纤传感器有多种优势，如高灵敏度、结构紧凑、体积小巧、低能耗、耐腐蚀、良好的绝缘性能、可弯曲的光路以及远程调控的能力。这门技术融合了纤维光学、光电技术、弹性力学、电磁学、电子技术及微型计算机应用等多个学科的知识。 光纤传感器主要分为两类：功能性光纤传感器和传光型光纤传感器。功能性传感器利用光纤自身的敏感性质，而传光型传感器则需要在光纤中添加额外的敏感元件来完成测量任务，有遮光中断和光电转换两种形式。 光在光纤中的传播基于全反射原理，光纤的基本结构对光线传输至关重要。光纤传感器的光源需满足体积小、亮度高、波长适中、稳定性好、低噪声以及易于维护等要求。光源可以是非相干光源（如白炽灯和发光二极管）或相干光源（如半导体激光器、氦氖激光器和固体激光器，后者在多数情况下更受欢迎）。 光纤传感器用的光探测器要求线性好、灵敏度高、响应速度快、动态特性优且噪声低。常见的光探测器类型包括光电二极管、光敏电阻和光电池。 光调制技术是光纤传感器中的关键环节，调制方式有强度调制、相位调制、偏振调制、频率调制和波长调制。相位调制常与干涉测量结合，通过光学干涉仪进行精密的物理量检测。 光纤传感器以其独特的优势在多个领域得到广泛应用，如工业自动化、环境监测、医疗健康和航空航天等。通过深入理解和掌握光纤传感器的工作原理和技术，可以开发出更多高效、精确的测量解决方案。